Лазер на парах бромида меди с высокой частотой следования импульсов

• Автор: Шиянов, Дмитрий Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Глава 1. Характеристики лазеров на парах бромида меди

1.1. Характеристики лазера на парах меди и его модификаций

1.2. Получение генерации в солях меди

1.3. Повышение энергетических характеристик Си и СиВг лазеров

1.4. Сравнение кинетических и энергетических характеристик СиВг и СиВг+Н2 лазеров с характеристиками гибридного лазера и Си лазера с модифицированной кинетикой

1.5. Анализ механизмов ограничения частоты следования импульсов Си и СиВг лазеров

Выводы

Глава 2. Приборы и техника эксперимента

2.1. Конструкция активных элементов СиВг лазеров и подготовка их к работе

2.2. Методика введения и измерения малых добавок Н2, НВг

2.3. Схемы накачки для типичных и высоких частот следования импульсов

2.4. Регистрирующая аппаратура, методы измерения параметров лазерного излучения, анализ ошибок
Выводы
Глава 3. Исследования СиВг лазеров при высоких частотах следования импульсов
3.1. Сравнительное исследование влияния добавок Н2 и НВг на генерационные характеристики СиВг лазеров при изменении состава газовой смеси и различных условиях накачки
3.2. СиВг лазер малого активного объелш с частотой следования регулярных импульсов до 300 кГц
3.3. СиВг лазер среднего активного объема с частотой следования регулярных импульсов свыше 200 кГц
3.4. Исследование предельных частот следования модифицированным методом сдвоенных импульсов
3.5. Исследование СиВг лазеров в режиме пониженных энерговкладов
Выводы
Глава 4. Разработка саморазогревного отпаянного активного элемента СиВг лазера с добавками НВг
4.1. Особенности конструктивного исполнения саморазогревных СиВг лазеров с добавками НВг (И2)
4.2. Сравнение характеристик саморазогревных СиВг лазеров с лазерами с независимым нагревом контейнеров с СиВг
Выводы
Заключение
Литература
Приложение
Приложение

Актуальность проблемы
Лазер на парах меди является на сегодня наиболее эффективным источником излучения не только среди лазеров на парах металлов, но и среди лазеров видимого диапазона спектра в целом. Работая в импульсно-периодическом режиме его средние мощности достигают сотен Вт, импульсные мощности - сотен кВт, длительности импульсов излучения варьируются от единиц до сотен НС, КПД в режиме генератора достигает 3% при частоте следования импульсов единицы -десятки кГц, ресурс активных элементов превышает 1000 час. Сочетание таких характеристик в одном приборе позволили медному лазеру занять определенную нишу в прикладных областях. Они широко применяются в промышленности, медицине и научных исследованиях [1-6].
В последнее время все чаще возникает необходимость в лазерах данного типа, работающих при существенно больших ЧСИ (свыше 100 кГц), с целью использования их в исследовании быстропротекающих процессов, в оптико-элекгронных системах записи информации, системах навигации, трассовом газоанализе, зондировании параметров приземного слоя атмосферы и т.д.
Анализ современных результатов различных авторов показывает, что высокочастотный режим реализуется в узких трубках. Рекордный результат получен Солдатовым, Федоровым в медном лазере - 235 кГц [2]. Однако появившиеся в последнее время модифицированные разновидности лазера на парах меди - CuBr+H2, гибридный лазер и лазер с улучшенной кинетикой, использующие активные примеси (Н2, НС1, НВг), осуществляют эффективную генерацию на частотах, превышающих рабочие частоты обычного медного лазера. Это происходит благодаря указанным добавкам. Они приводят к ускорению процессов релаксации и рекомбинации плазмы в межимпульсный период, а следовательно, и к увеличению частоты. В связи с этим следует ожидать, что и максимально достижимые частоты в таких системах будут выше.
Вместе с тем до конца не ясен механизм ограничения частот следования импульсов в лазерах на парах металлов. Но ясно то, что с практической точки зрения больший интерес представляет высокочастотный CuBr лазер с добавкой водорода (либо другой не менее эффективной добавкой (НС1, НВг)), поскольку
выделялись с помощью светофильтров и системы призм. Энергетические параметры генерации (импульсная мощность, энергосъем) определялись пересчетом из средней мощности излучения.
Температура стенки ГРТ СиВг-лазеров контролировалась хромель-алюмелевой термопарой.
Для устранения электрических наводок, возникающих при работе с мощным импульсным разрядом, регистрирующая аппаратура размещалась в соседней экранированной комнате и тщательно заземлялась.
Оценка результатов измерений энергетических характеристик лазерного излучения, а также оценка измеренных значений давления активных примесей и рабочего вещества в различных экспериментах производилась согласно статистике усреднения теории случайных ошибок [168].
Выводы
Обобщая сказанное в главе 2, следует отметить, что в лаборатории Квантовой электроники ИОА, с участием автора, создана технологическая база для разработки и выпуска активных элементов лазеров на парах галогенидов металлов, а также проведения исследований таких лазеров. Разработаны саморазогревные конструкции отпаянных активных элементов лазеров на бромиде меди, использующие активные добавки для повышения выходных характеристик. Изготовленные по данной технологии активные элементы СиВг лазеров обеспечивают ресурс работы 500-1000 часов в отпаянном режиме. Изготовлены стендовые источники питания, коммутирующие мощности до 10 кВт с использованием мощных тиратронов, а также источники, работающие на частотах повторения от единиц до 300 кГц с использованием таситронов.